用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及疏通器技术领域，尤其涉及用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，包括柔性执行器本体，所述柔性执行器本体包括主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管组成的纤维网格，以及包覆在纤维网格外侧的水凝胶基质组成，所述主动层聚乳酸纤维之间相互平行，所述被动层聚乳酸管之间相互平行，主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管之间相互倾斜，所述被动层聚乳酸管的端部连接有第一连接管，所述第一连接管的一端与第二连接管的一端相连通，所述水凝胶基质靠近被动层聚乳酸管的一侧设置有橡胶膜，本发明专利技术提出的柔性执行器本体具有遇水螺旋变形的特性，将杂质块包裹住，可以方便的将杂质块拽出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及疏通器
，尤其涉及用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器及其制备方法。

技术介绍

[0002]狭长空间指一些既窄又长的空间，在机械加工设备中具有狭长空间的部件一般包括：机械装备输油和输水管道，液压系统中液压油管道，机械零件细长空洞和缝隙。
[0003]具有狭长空间的部件在使用过程中难免会流入杂质或杂质块，大的杂质块本身会影响装置的正常运行，小的杂质长时间的堆积后，形成大的杂质块，导致空间堵塞，也会影响装置的正常运行，此时需要利用疏通器来进行疏通。现有疏通器普遍采用钩子将杂质块取出，对于一些质地坚硬且光滑的杂质块，如金属块等，钩子不容易勾住杂质块，疏通繁琐，成功率低；对于一些脆性较大的杂质块，如水垢等，钩子容易将杂质块钩碎，导致钩子不断的与杂质块分离，需要反复的去勾取杂质块，疏通效果不是很明显；对于一些刚性不够的杂质块，如油泥等，钩子与杂质块的接触面积小，杂质块很容易被拉扯变形，钩子难以勾住杂质块，疏通效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，包括柔性执行器本体，所述柔性执行器本体包括主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管组成的纤维网格，以及包覆在纤维网格外侧的水凝胶基质组成，所述主动层聚乳酸纤维之间相互平行，所述被动层聚乳酸管之间相互平行，主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管之间相互倾斜，所述被动层聚乳酸管的端部连接有第一连接管，所述第一连接管的一端与第二连接管的一端相连通，所述水凝胶基质靠近被动层聚乳酸管的一侧设置有橡胶膜。
[0007]优选的，所述主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管之间夹角的度数为20
°‑
60
°
。
[0008]优选的，所述水凝胶基质靠近被动层聚乳酸管的一侧设置有均匀分布的聚乳酸壳体，所述聚乳酸壳体远离水凝胶基质的端面与橡胶膜的端面相齐平。
[0009]优选的，所述聚乳酸壳体包括聚乳酸环以及固定设置在聚乳酸环两端的聚乳酸膜。
[0010]优选的，相邻的两根主动层聚乳酸纤维之间的最小直线距离大于聚乳酸环的外径。
[0011]优选的，一种用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、通过3D打印机打印纤维网格，打印原材料为聚乳酸墨水，纤维网格结构为
包括被动层和主动层的双层结构，所述被动层设置有被动层聚乳酸管和第一连接管，所述主动层设置有主动层聚乳酸纤维，主动层聚乳酸纤维和被动层聚乳酸管之间相互倾斜，被动层聚乳酸管和第一连接管相连通；
[0013]步骤2、将硅橡胶模具覆盖在玻璃基板上，硅橡胶模具的厚度与纤维网格的厚度相同，硅橡胶模具上设置有条形凹槽，条形凹槽的长度和宽度与纤维网格的尺寸相匹配；将3D打印制成的纤维网格放入等离子清洗机中进行氧等离子体刻蚀，刻蚀之后放入到硅橡胶模具的条形凹槽中固定，且靠近被动层聚乳酸管的一侧朝上；
[0014]步骤3、采用两性聚电解质PA水凝胶作为柔性执行器的基质；在纤维网格刻蚀完成后，将水凝胶前驱液注入到硅胶模具中，并反复涂抹，使胶液与纤维网格充分接触；然后使用紫外光灯对水凝胶前驱液进行照射，使其充分聚合固化；最后将整个复合材料放入去离子水中浸泡，使水凝胶内部的离子充分键合；
[0015]步骤4、待水凝胶基质完全干燥后，通过3D打印，在水凝胶基质靠近被动层聚乳酸管的一侧打印出聚乳酸壳体，打印完毕后，使用旋涂法在水凝胶基质上靠近被动层聚乳酸管一侧的表面镀上橡胶膜，将第二连接管与第一连接管连接，得到柔性执行器本体。
[0016]优选的，步骤4中，在水凝胶基质表面上镀上橡胶膜之后，将聚乳酸壳体上靠近橡胶膜端面的聚乳酸膜刺破。
[0017]优选的，步骤2中，氧等离子体刻蚀的刻蚀功率为30W，刻蚀时间为6min。
[0018]优选的，步骤3中，在纤维网格刻蚀完成后的10min内，将水凝胶前驱液注入到硅胶模具中，并反复涂抹，使用波长为365nm的紫外光灯对水凝胶前驱液进行照射，时间为12
‑
14h，将整个复合材料放入去离子水中浸泡为6
‑
8天。
[0019]优选的，步骤4中，所述橡胶膜为PDMS橡胶膜，将PDMS的交联剂与固化剂按照10:1的比例调配成胶液，并搅拌均匀、去泡处理后使其变成完全透明的PDMS溶液；使用移液枪吸取10ml溶液滴落到水凝胶基质36表面上，在旋涂机中设定转速和时间，以旋涂的方式实现胶液的铺展；将柔性执行器连同玻璃基底放入烘干箱内烘干，使PDMS液膜完全固化；最终，用刀片将制备完成的柔性执行器本体1从橡胶模具的凹槽中取出。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术提出的柔性执行器本体具有遇水螺旋变形的特性，使用过程中，先在被动层聚乳酸管中充入压缩气体，使得柔性执行器本体具有一定的刚性，将柔性执行器本体穿过杂质块与部件内壁之间的缝隙，然后排出被动层聚乳酸管中的压缩气体，向狭长空间内注入水或者盐水，柔性执行器本体遇水变成螺旋状，将杂质块包裹住，可以方便的将杂质块拽出。
[0022]2、本专利技术提出的柔性执行器本体采用包裹的方式来取出杂质块，相比于传统的钩子，其与杂质块的接触面积大，不受杂质硬度、脆性以及刚性的影响，可以方便的取出金属块、水垢和油泥等杂质。
[0023]3、本专利技术提出的柔性执行器本体，其水凝胶基质的被动层聚乳酸管一侧设置有橡胶膜以及聚乳酸壳体，橡胶膜本身能够提高柔性执行器本体与杂质块的摩擦力，使得杂质块不易滑脱，聚乳酸壳体上的聚乳酸膜被刺破后，使得橡胶膜上形成均匀分布的凹槽，这些凹槽在使用过程中，形成了一个个“吸盘”，提高了杂质块与柔性执行器本体的连接强度，保证杂质块能够顺利的取出。
附图说明
[0024]图1为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术提出的图1中A
‑
A的剖视的结构示意图；
[0026]图3为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器中聚乳酸壳体的结构示意图；
[0027]图4为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器中聚乳酸壳体的剖视的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器在水中的结构示意图；
[0029]图6为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器在盐水中的结构示意图；
[0030]图7为本专利技术提出的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器制备方法的流程示意图。
[0031]图中：1操作杆、2夹具、3柔性执行器本体、31主动层聚乳酸纤维、32被动层聚乳酸管、33第一连接管、34第二连接管、35聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，包括柔性执行器本体(1)，其特征在于，所述柔性执行器本体(1)包括主动层聚乳酸纤维(31)和被动层聚乳酸管(32)组成的纤维网格，以及包覆在纤维网格外侧的水凝胶基质(36)组成，所述主动层聚乳酸纤维(31)之间相互平行，所述被动层聚乳酸管(32)之间相互平行，主动层聚乳酸纤维(31)和被动层聚乳酸管(32)之间相互倾斜，所述被动层聚乳酸管(32)的端部连接有第一连接管(33)，所述第一连接管(33)的一端与第二连接管(34)的一端相连通，所述水凝胶基质(36)靠近被动层聚乳酸管(2)的一侧设置有橡胶膜(37)。2.根据权利要求1所述的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，其特征在于，所述主动层聚乳酸纤维(31)和被动层聚乳酸管(2)之间夹角的度数为20
°‑
60
°
。3.根据权利要求1或2所述的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，其特征在于，所述水凝胶基质(36)靠近被动层聚乳酸管(32)的一侧设置有均匀分布的聚乳酸壳体(35)，所述聚乳酸壳体(35)远离水凝胶基质(36)的端面与橡胶膜(37)的端面相齐平。4.根据权利要求3所述的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，其特征在于，所述聚乳酸壳体(35)包括聚乳酸环(351)以及固定设置在聚乳酸环(351)两端的聚乳酸膜(352)。5.根据权利要求4所述的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器，其特征在于，相邻的两根主动层聚乳酸纤维(31)之间的最小直线距离大于聚乳酸环(351)的外径。6.一种根据权利要求5所述的用于狭长空间中异物的取出的柔性执行器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过3D打印机打印纤维网格，打印原材料为聚乳酸墨水，纤维网格结构为包括被动层和主动层的双层结构，所述被动层设置有被动层聚乳酸管(32)和第一连接管(33)，所述主动层设置有主动层聚乳酸纤维(31)，主动层聚乳酸纤维(31)和被动层聚乳酸管(32)之间相互倾斜，被动层聚乳酸管(32)和第一连接管(33)相连通；步骤2、将硅橡胶模具覆盖在玻璃基板上，硅橡胶模具的厚度与纤维网格的厚度相同，硅橡胶模具上设置有条形凹槽，条形凹槽的长度和宽度与纤维网格的尺寸相匹配；将3D打印制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彻，刘嵩雪，杨文凯，贾云龙，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：